Take a fresh look at your lifestyle.

پرده برداری از مکانیزم آنتی‌بیوتیک در مبارزه با باکتری

این تحقیق از مکانیزمی که باعث تخریب DNA باکتری می­شود، پرده­ برداری می­کند. پنی­سیلین و دیگر آنتی­بیوتیک­‌ها انقلابی در پزشکی ایجاد کرده­ اند، آنها بیماری­‌های کشنده را به بیماری­‌هایی قابل درمان تبدیل کرده­ اند. با وجود عمر 70 سالۀ آنتی­بیوتیک‌­ها، مکانیزم دقیقی که آن­ها برای از بین بردن باکتری استفاده می­کنند، یک راز باقیمانده است.

مطالعات جدیدی که توسط محققان در دانشگاه MIT و Boston انجام شده ­است، مکانیزم از بین بردن باکتری را در سه دسته عمده آنتی­بیوتیک­‌ها آشکار ساخته است: داروها مولکول­‌های مخربی تولید می­کنند که DNA باکتری را از میان زنجیرۀ طویلی از وقایع سلولی، کاملا از بین می­برند.

دانستن جزییات این مکانیزم به دانشمندان در توسعه داروهای موجود کمک می­کند. تعداد کمی آنتی­بیوتیک در 40 سال گذشته تولید شده­ است و بسیاری از باکتری­های تغییر شکل یافته در مقابل داروهای موجود مقاومت نشان می دهند. James Collins به عنوان یک پروفسور در رشته مهندسی پزشکی در دانشگاه بوستون معتقد است آنچه میتواند تاثیر کشندگیِ داروهای موجود را افزایش دهد، کاهش دوز مورد نیاز و یا حساس کردن مجددِ باکتری­ های تغییر شکل یافته به آنتی­‌بیوتیک­‌های موجود است.

رادیکال‌­های مخرب

در سال 2007، Collins نشان داد که سه دسته از آنتی‌­بیوتیک‌­ها (quinolones, beta- lactams, aminoglycoside) سلول­ها را بوسیله تولید مولکول­های مخربی با نام رادیکال­‌های هیدروکسیل از بین می­برند. در آن زمان Collins و دیگر همکارانش به واکنشی که رادیکال­ها در مواجه شدن با هر اجزای سلولی که با آن رویارو می­‌شوند نشان می­دهند، مظنون شدند. Walker معتقد است که رادیکال­‌ها پس از هر چربی می­ آیند و قابلیت اکسید کردن پروتئین­ها و DNA را دارند. البته در مطالعات جدید بسیاری از محققان دریافته­ اند که بیشتر این آسیب­ها کشنده نیستند. آنچه که در مورد کشندگی باکتری­ها ثابت شده  ­است، آسیبی است که هیدروکسیل به گوانین که یکی از 4 نکلئوتید بنیادی DNA است وارد می­کند. وقتی این گوانینِ آسیب دیده وارد DNA می­شود، سلول­ها تلاش به بازسازی آسیب دارند اما در نهایت از بین رفتن خودشان را تسریع می­بخشند.

مطالعات آنزیم­‌های جبران کننده DNA که توسط Walker انجام شد، این امکان را برای محققین ایجاد کرد تا به این گوانین آسیب دیده که به عنوان اکسید گوانین شناخته می­شود و ممکن است نقش مهمی در مرگ سلولی به واسطه آنتی­‌بیوتیک بازی کند، مظنون شوند. در اولین فاز تحقیقات، نشان دادند که DNA اختصاصی که آنزیمی با نام DinB را کپی می­کند (بخشی از سیستم سلول برای پاسخ­دهی به آسیب DNA) برای بلوک کردن ساختار اکسید گوانین برای سنتز DNA، بسیار مناسب است. محققان دریافته­ اند که وقتی تعداد زیادی گوانین به رشتۀ جدیدِ DNA متصل شود، تلاش ناموفق سلول­ها برای حذف این ضایعات منجر به مرگ می­شود.

براساس این مطالعات ابتدایی بازسازی DNA، واکر و همکارانش این فرضیه را دادند که رادیکال­های هیدروکسیل که توسط آنتی­‌بیوتیک‌­ها تولید می­شوند، ممکن است منجر به آسیب­های مشابهی به DNA شود.

زمانیکه اکسید گوانین به علت درمان آنتی­‌بیوتیکی وارد DNA می­شوند، یک سیستم سلولی طراحی شده برای بازسازیِ DNA، وارد عمل می­شود. آنزیم­های اختصاصی با نام­های MutY و MutM برشی در DNA ایجاد می­کنند تا با شروع پروسه بازسازی به سلول­ها کمک ­کند تا با حضور اکسید گوانین در DNA مقابله کنند. اما این روش بازسازی با ریسک زیادی همراه است، زیرا نیازمند بازکردن مارپیچ دوگانه DNA است. اگر این دو بازسازی در تقریبی نزدیک با رشته­ های DNA مقابل صورت گیرد، DNA دچار دو شکست می­شود که منجر به از بین رفتن سلول می­شود.

اهداف جدید

در برخی مواردِ آسیب DNA بوسیله آنتی­‌بیوتیک، سلول باکتری قادر است بوسیله بازسازی دو رشته شکسته شده با استفاده از پروسه­ای با نام نوترکیبی هومولوگ، خود را نجات دهد. محققان معتقدند غیر فعال کردن آنزیم­های مورد نیاز برای نوترکیبیِ هومولوگ می­تواند حساسیت باکتری به آنتی­ بیوتیک­ ها را افزایش دهد.

Collins معتقد است تحقیقات آن­ها می­تواند پیشنهاد دهد که پروتئین­ها در بازسازی دو رشته شکسته شده DNA وارد شوند و این موضوع هدف جالبی در افزایش اثرات کشندگی باکتری­ها توسط داروها می ­باشد.

محققانی که در موسسه بین­ المللی سلامت و موسسه پزشکی Howard Hughes فعالیت دارند، نشان داده ­اند که مکانیزم دیگری در از بین بردن سلول­ها بوسیله یکی از کلاس­های آنتی­بیوتیک با نام aminoglycosides ­ وجود دارد: در درمان سلول­ها بوسیله این آنتی­بیوتیک، اکسید گوانین به RNA متصل می­شود، و در نتیجه پروتئین­های نادرست هستند که باعث تولید بیشتر رادیکال هیدروکسیل و در نتیجه آن اکسید گوانین بیشتر می­ شود.

محققان در تحقیقات آتی خود به بررسی اثرات کشنده آنتی‌­بیوتیک­‌ها بر روی سلول­ها خواهند پرداخت.

+منبع

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.